Guião do Trabalho Laboratorial Nº 4 Simulação do programa do robô no controlador virtual

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1 ROBIN Robótica Industrial Guião do Trabalho Laboratorial Nº 4 Simulação do programa do robô no controlador virtual Homepage: mss@isep.ipp.pt Ano Letivo: 2013/ ISEP Instituto Superior de Engenharia do Porto

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3 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 3 de 22 Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Sumário: Este guião completa as bases de programação e simulação de robôs de industriais abordando a descarga do programa para o controlador virtual e a simulação da sua execução. Expõem-se ainda algumas das funcionalidades da barra de ferramentas de simulação. O ABB RobotStudio usa controladores virtuais para executar os programas dos robôs. Os controladores virtuais podem executar ambos os sistemas, quer robôs reais, quer sistemas virtuais específicos para fins de teste e avaliação. Um controlador virtual usa o mesmo software do controlador real para executar o programa RAPID, para calcular os movimentos do robô e para lidar com sinais de Entrada / Saída (E/S). Ao iniciar um controlador virtual é necessário indicar em que sistema este irá funcionar. Uma vez que o sistema contém informações e dados importantes sobre os robôs que vai utilizar, tais como programas de robôs e configurações, é importante selecionar o sistema correto para a estação. Após esta breve introdução, passa-se ao estudo da simulação de programas desenvolvidos no ABB RobotStudio, recorrendo para esse efeito ao controlador virtual. Neste guião assume-se que o aluno já tem, pelo menos, um path memorizado, constituído por um conjunto de targets, e que é possível ao robô percorrer esse path sem quaisquer problemas ao longo do movimento. Uma vez que esta tarefa já foi realizada na aula em que foi realizado o guião do trabalho n.º 3, o aluno deverá começar por abrir a célula sobre a qual trabalhou nessa semana (ter em atenção que se deve abrir o ficheiro com a extensão rspag, resultante da ação Pack & Go). Após abrir a célula sobre a qual se está a desenvolver o trabalho, o aluno deve certificar-se que o controlador virtual do robô arrancou (verificar o Controller status no canto inferior direito da aplicação). O primeiro passo a executar será a seleção da opção Synchronize to VC, clicando sobre o path que se pretende simular com o botão direito do rato, e escolhendo a opção destacada na Figura 1. Com a execução dessa funcionalidade, o Virtual Controller (VC) que é o equivalente virtual ao controlador real do robô, será carregado com o programa que o aluno desenvolveu. Poder-se-á também clicar sobre o controlador do robô sobre o qual se está a trabalhar (IRB140_5kg_0.81m_15) com o botão direito do rato, e escolher a opção Synchronize to VC... Ao premir essa opção, surge uma nova janela a perguntar o que se pretende sincronizar, dado que um programa pode ter mais de um path e apenas um ter sido alterado (Figura 2).

4 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 4 de 22 Figura 1 Opção para sincronização do path com o controlador virtual e barra de ferramentas de simulação Figura 2 Seleção do path a sincronizar

5 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 5 de 22 Premindo o botão OK, o programa fica disponível para simulação. A forma de aceder às ferramentas de simulação é através da aba Simulation que se encontra na parte superior do ecrã. É possível ver na Figura 3 a existência de vários blocos na barra de ferramentas. Figura 3 Opção para efetuar o setup da simulação Em primeiro lugar é necessário efetuar o Simulation Setup, estando essa funcionalidade dentro do bloco de comandos Configure (ver Figura 3). A funcionalidade Simulation Setup, é onde se define o ponto de início da simulação, assim como se o programa é simulado apenas um ciclo ou em funcionamento contínuo (Figura 4). Do ecrã apresentado, é possível intuir que o ABB RobotStudio permite simular path a path. Neste caso, seleciona-se o Path_10 que está dentro das Availables Procedures. Em seguida prime-se a seta azul para a esquerda, definindo-se desta forma a sequência principal. O aspecto final deverá ser idêntico ao da Figura 5. De salientar ainda que é possível alterar o ponto de entrada. O bloco de comandos Simulation Control (ver Figura 6) não necessita de explicações. Sugerese ao aluno que pressione o botão Play de forma a verificar a execução pelo robô dos movimentos programados.

6 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 6 de 22 Figura 4 Início do setup da simulação Figura 5 Aspecto final do setup da simulação

7 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 7 de 22 Figura 6 Bloco de comandos Simulation Control, a partir do qual é possível controlar o desenrolar da simulação O bloco Monitor permite fazer a monitorização das entradas e saídas do robô, assim como ativar alertas, sendo estes últimos parametrizáveis. Ao premir a funcionalidade I/O Simulator (ver Figura 7), surge uma janela do lado direito com os vários sinais de entrada e saída do controlador. É possível alterar as opções na parte superior. Premindo a funcionalidade Monitor, abre-se uma nova janela no centro do ecrã, onde é possível configurar alertas (ver Figura 8). Mais à frente abordar-se-á o Event Manager. No entanto, de forma a mostrar mais algumas das potencialidades desta funcionalidade, aborda-se primeiro a funcionalidade Collision Set. Esta última implica a existência de, pelo menos, dois objetos que possam colidir. Caso a célula sobre a qual o aluno esteja a trabalhar não tenha objetos com os quais a ferramenta do robô possa colidir, o aluno deverá criar mais um objeto (já explicado no primeiro guião a forma de o fazer) para poder verificar o funcionamento desta funcionalidade. O aspecto do ambiente gráfico com um paralelepípedo criado poderá ser equivalente ao apresentado na Figura 9.

8 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 8 de 22 Figura 7 Aspecto do ABB RobotStudio com a janela I/O Monitor aberta Figura 8 Aspecto do ABB RobotStudio com a janela Monitor para configuração de alertas

9 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 9 de 22 Figura 9 Aspecto gráfico da célula com o objeto com o qual a ferramenta do robô pode colidir destacado a vermelho De seguida, nas ferramentas de simulação, deverá premir a opção Collision Set (ver opção assinalada na Figura 10) o que introduzirá um novo objeto no separador Layout. Na Figura 10 já se apresenta esse novo objeto expandido. O primeiro passo a efetuar, será arrastar como rato o objeto da ferramenta para o ObjectsA e o paralelepípedo para ObjectsB, dentro do Collision Set, tal como se pode ver na Figura 11. Conforme se pode observar na Figura 12, selecionando o CollisionSet_1, com o botão direito do rato, surge a opção Modify Collision Set. Na figura referida essa opção encontra-se disponível, sendo possível observar que se pode parametrizar a distância de aproximação excessiva ( Near Miss ) entre dois objetos e as cores que os objetos assumem em caso de aproximação excessiva ( Near Miss ) e de colisão. Observa-se nas Figura 13 e Figura 14, o aspecto de uma aproximação excessiva entre dois objetos ( Near Miss ) e de uma colisão, para as cores que se encontram definidas por omissão.

10 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 10 de 22 Figura 10 Collision Set já criado Figura 11 Definição dos objetos cuja possível ocorrência de colisão vai ser verificada, dentro do conjunto Collision Set

11 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 11 de 22 Figura 12 Propriedades do Collision Set Figura 13 Aspecto de aproximação excessiva entre dois objetos ( Near Miss )

12 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 12 de 22 Figura 14 Aspecto de uma colisão entre dois objetos Estando preparado o Collision Set, vamos por último ao Event Manager. Neste caso vamos ativar um sinal de saída, caso ocorra um Near Miss, e desativá-lo assim que acaba o Near Miss. A primeira coisa a fazer é definir um novo sinal de saída sobre o qual o controlador do robô poderá atuar. Para o efeito, o aluno deverá selecionar a opção Configuration Editor, que se encontra no Tabulador Controller (Figura 15). No menu que lhe surge deverá selecionar a opção I/O e na janela seguinte escolher a opção Unit. Selecionado a opção Unit com o botão direito do rato, deve fazer New unit... e configurar a interface que lhe aparece de acordo com os valores apresentados na Figura 16, pressionando o botão OK após concluir este processo. De seguida deve definir o sinal digital. Dentro da mesma janela de interface, escolha agora a opção Signal que se encontra do lado esquerdo da interface com o botão direito do rato e faça New Signal.... Configure a interface que lhe aparece de acordo com os valores apresentados na Figura 17, pressionando o botão OK após concluir este processo. Para que estas alterações se tornem efetivas é necessário re-arrancar o controlador do robô. No tabulador Controller seleccione Restart e, dentro do menu que lhe aparece, Shutdown ; seleccione novamente Restart e, dentro do menu que lhe aparece, Warmstart. Logo que o controlador arrancar, as alterações efetuadas estão em efeito.

13 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 13 de 22 Figura 15 Opção Configuration Editor, dentro do Tabulador Controller Figura 16 Definição de uma nova unidade de I/O

14 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 14 de 22 Figura 17 Definição de um novo sinal de I/O Pode-se agora iniciar a programação de eventos. Para começar lança-se a ferramenta Event Manager (que se encontra no Tabulador Simulation) pressionando a pequena seta que se encontra na parte inferior direita do bloco Configure, o que sobreporá uma nova janela à janela do robô, ficando o ecrã com o aspecto apresentado na Figura 18. Para efetuar a programação do Event Manager prime-se o botão Add. Surgirá uma nova janela com três eventos possíveis. Daqui pode-se extrapolar que é possível efetuar a gestão de eventos com base na mudança de estado de sinais de entrada e saída, conexões de sinais e colisões. No caso deste guião deixa-se ficar On a ativação e parametriza-se o evento do tipo Collision (ver Figura 19). Premindo Next, será necessário de seguida selecionar o tipo de colisão que irá produzir a ação (Near Miss Started) e o Collision Set (só existe um definido CollisionSet_1) (Figura 20). Na janela seguinte (Figura 21) será necessário indicar a ação a efetuar. É possível escolher várias operações, inclusivamente efetuar o Attach de objetos, o que permite transportá-los entre locais. No entanto, vamos apenas ativar um sinal de saída (Figura 21). É de salientar que será necessário programar novo evento, de forma a desativar o sinal no fim da aproximação, sendo que a forma de o fazer é idêntica.

15 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 15 de 22 Figura 18 Event Manager aberto Figura 19 Início da programação de eventos

16 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 16 de 22 Figura 20 Seleção do tipo de colisão e Collision Set Figura 21 Tipo de ação a realizar quando se verifica o Near Miss

17 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 17 de 22 Foi selecionado o sinal My_DO conforme se mostra na Figura 22. Neste passo é já possível finalizar o evento (Figura 23). Após a criação do segundo evento para desativação do sinal, o aspecto do Event Manager ficará conforme a Figura 24. Ativando o I/O Simulator, é possível ver o painel com os sinais do lado direito do ecrã e, ao mesmo tempo, estar a executar a simulação (Figura 25). Sugere-se ao aluno que, chegado a este ponto, experimente definir outros eventos e verifique o seu efeito em termos de simulação. O aluno poderá, por exemplo, ativar e desativar sinais digitais no programa que desenvolveu e com estes controlar certos aspectos da simulação como sejam, por exemplo, o attach e detach de objetos para simular o seu transporte e libertação nos locais pretendidos. Para ativar/desativar sinais digitais no programa do robô, dever-se-á selecionar com o botão direito do rato a instrução de movimento após a qual se pretende introduzir a instrução de controlo dos sinais digitais e escolher a opção Insert Action Instruction..., como se mostra na Figura 26. Figura 22 Seleção de sinal e ação sobre o mesmo

18 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 18 de 22 Figura 23 Aspecto final do Event Manager com um evento criado Figura 24 Aspecto da janela Event Manager com dois eventos criados

19 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 19 de 22 Figura 25 Painel de sinalização ativo Figura 26 Inserção de uma instrução para controlar um sinal digital num programa

20 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 20 de 22 Na Figura 27 apresenta-se a configuração necessária para colocar a saída digital My_DO no valor lógico 1, após o robô executar a instrução de movimento MoveJ Target_30. Após fazer Create, o programa fica com o aspecto apresentado na Figura 28. Estando concluída a simulação do programa desenvolvido, o passo seguinte será o carregamento do programa desenvolvido offline no robô. Para efetuar a programação de um robô, terá que ser carregado o programa num PC que esteja conectado fisicamente ao controlador do robô, ou então deve-se conectar o posto de trabalho ao controlador do robô. Para efetuar a operação de programação, prime-se com o botão direito do rato em cima do objeto do robô. A opção a selecionar é que se encontra destacada Sincronize Station (Figura 29). Figura 27 Inserção de uma instrução para ativar o sinal digital My_DO

21 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 21 de 22 Figura 28 Programa final do robô após a introdução da instrução para ativar o sinal digital My_DO Figura 29 Programação do robô real efectuando a descarga do programa desenvolvido offline Após a realização deste guião o aluno deverá estar familiarizado com os aspectos de simulação e programação offline e, nomeadamente, compreender como se efectua a:

22 Guião N.º 4: Simulação do programa do robô no controlador virtual do ABB RobotStudio Página 22 de 22 Sincronização com o controlador virtual; Configuração da simulação; Criação de Collision Set; Programação de eventos; Sincronização com a estação. Bibliografia [1] ABB, RobotStudio, Version , [2] ABB Operating manual RobotStudio , Revision B, ABB, [3] ABB Technical reference manual, RAPID Instructions, Functions and Data types, RobotWare 5.0, Revision E, ABB, 2007.